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制御arXiv:2606.15469

適応的ロボット制御のための文脈認識型ニューラルODEダイナミクスの学習

Learning Context-Aware Neural ODE Dynamics for Adaptive Robotic Control

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環境変化に適応するため、状態と行動の履歴から環境要因を推定するニューラルODEベースの文脈認識型ダイナミクスモデルを提案し、モデル予測制御と組み合わせて様々なロボットで検証した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 不確実で動的に変化する環境下のロボット制御向けに、context-awareなdynamics modelを提案。 - neural ordinary differential equations (neural ODE) をベースに、state-action historiesから環境要因を推論。 - model predictive control (MPC) との統合を容易にする設計。 - 多様なロボット(quadrotorシミュレーション、Sphero BOLT、Fanuc manipulator)で検証。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のmodel-based controlは環境変化への適応が困難。 - 完全な環境情報が得られない場合でも、state-action historiesから環境要因を推論可能。 - neural ODEとcontext-aware機構を組み合わせ、時間的・空間的に変化する環境変化に適応。 - シミュレーションと実機の両方で有効性を実証。

3. 技術・手法の肝は?

- neural ODEをベースにしたcontext-aware dynamics model。 - state-action historiesから環境要因を推論するcontext encoderを統合。 - 二段階のtraining procedureを採用。 - model predictive control (MPC) への統合を考慮した設計。

4. どうやって有効だと検証した?

- quadrotorのシミュレーション実験。 - Sphero BOLTロボットによる実世界実験。 - Fanuc manipulatorによる実世界実験。 - 時間的・空間的に変化する環境変化への適応を評価。 - ビデオとソースコードを公開。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- neural ordinary differential equations (neural ODE) - model predictive control (MPC) - context-aware dynamics models - 関連するロボティクス適応制御研究

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Shao-Yi Yu, Jen-Wei Wang, Maya Horii, Masayoshi Tomizuka, Vikas Garg

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Robotic systems deployed in uncertain and dynamically changing environments often face variations in contact conditions, aerodynamic effects, and external disturbances that challenge reliable control. To remain effective under model-based control, these systems require dynamics models that can adapt to such changes, especially when direct access to complete environmental information is limited. To enable adaptability and facilitate integration with model predictive control, we propose a context-aware dynamics model based on neural ordinary differential equations, which infers environmental factors from state-action histories using a two-phase training procedure. We validate the approach across diverse robotic platforms, including a quadrotor in simulation, as well as a Sphero BOLT robot and a Fanuc manipulator in real-world experiments. The results demonstrate that our method effectively adapts to temporally and spatially varying environmental changes across different tasks. Videos are available at https://youtu.be/PY0sNyF2rqE , and the source code is available at https://github.com/syyu410-yu/context-aware-neural-ode-control.git .

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